Нанобот - без дебели, лепливи прсти
Роботи со молекуларна големина - оваа визија може да се користи за транспорт на активни супстанции, поправка на клетки или производство на други молекули. На Универзитетот Кристијан-Албрехт-Зи Кил, истражувачите сега развија еден вид молекуларна машина што ја надмина заедничката пречка во оваа идна технологија: нема дебели, лепливи прсти.
Кил - Идејата за молекуларни машини веќе долго време се дискутира во нано-науките: вештачки произведени хемиски соединенија кои се способни да вршат механичка работа. Таквите „нанороботи“ можат, на пример, да превезуваат лековити супстанции, да ги поправаат неисправните клетки или да ги мерат температурите во телото што укажуваат на воспаление.
Наноботи и нивниот „проблем со прстите“
Уште во 80-тите години на минатиот век, американскиот инженер Ким Ерик Дрекслер имал идеја за молекуларни машини како таканаречени склопувачи: Тие треба да бидат во можност да ги сфатат и прецизно да постават индивидуални атоми со цел да изградат сложени молекуларни структури. На крајот, Дрекслер рече дека ќе можат да се репродуцираат сами.
Оваа визија беше почеток на интензивна научна полемика: Противниците кои не сметаа дека е можно изградбата на вакви нанороботи од молекули, во суштина изнесеа два аргумента за кои во истражувањето се спомнуваат проблеми со „дебели и лепливи прсти“. Според ова, еден асемблер треба да има безброј „прсти“ на нано скала за да може да ги зафати и постави различните атоми - но едноставно нема простор за ова. Главната пречка за ваквите „градители на молекули“ е тешкотијата, позната како „лепливи прсти“, да можат да ги испуштат атомите откако ќе бидат сфатени и ќе ги спуштат.
Природата ни покажува како
Резултатите од истражувањето во изминатите години укажуваат на тоа дека развојот на такви монтажери е во принцип можен. Рајнер Хергес, професор по органска хемија на Универзитетот Кристијан-Албрехтс-ци Кил (CAU), исто така е убеден во тоа. „На крај, такви молекуларни склопори веќе постојат во природата, на пример во форма на рибозоми кои произведуваат протеини во клетките или за синтеза на АТП, аденозин трифосфат. Принципот на овие процеси на биохемиска синтеза треба да може вештачки да се симулира во лабораторија “, вели Хергес.
Хергес и неговиот истражувачки тим сега направија важен чекор во насока на ваквите нанороботи: Тие произведоа молекула која зема одделни градежни блокови и ги користи за да состави мали прстени. Овој вештачки составувач е управуван од УВ-светлина.
УВ-светло како погон и контрола
Со цел да го реализираат асемблерот, научниците ја намалија комплексноста на биолошките процеси сè додека не можеа да се спроведат со методи на синтетичка хемија. При тестирање на функцијата на „Нанобот“, тие ги доведоа партнерите за реакција, четири ванадат јони, во непосредна близина на едни со други. Користејќи молекула на асемблер што може да се контролира со УВ светлина, тие потоа активираат процес на реакција во кој се формира нова молекула со поврзување на четирите градежни блокови на ванадат за да се формира прстен.
Истражувачите исто така можеа да го решат „проблемот со леплив прст“ со УВ-светлина: озрачена со светлина со бранова должина од 365 нанометри, надворешната форма на молекулата на асемблерот се менува. Неговите краеви потоа се стегаат заедно како клешти, просторот внатре станува премногу мал и се ослободува новата молекула. Користењето на УВ-светлина за контрола и како надворешен извор на енергија има и предност што е лесна за употреба и - за разлика од хемиската енергија - не произведува несакани нуспроизводи.
Визија: претворање на светлината во хемиска енергија со наноботи
Слични функционални молекуларни машини кои ги претвораат аминокиселините во протеини, на пример, ќе можат да предизвикаат промена на парадигмата во методите на хемиска синтеза со помалку нуспроизводи и пократки процеси на синтеза, вели Хергес. Тимот на Кил исто така нагласува дека енергијата на добиената молекула е поголема од онаа на почетните материјали. „Дури и ако нивното производство е предизвик, молекуларните склопори на долг рок би можеле да бидат нов начин за претворање на светлосната енергија во хемиска енергија“, ја нагласува Хергес.
Оригинална публикација: Хано Сел, Аника Гел, Даниел Плаул, Френк Д. Санинхсен, Кристијан Шит, Феликс Келер, Ким Стајнборн и Рајнер Хергес: Кон молекуларен асемблер управуван од светлина, Комуникациска хемија том 2, Број на напис: 62 (2019); ДОИ: 10.1038/s42004-019-0163-г.
* J. Siekmann, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24118 Kiel
Технологија на складирање на иднината
Магнетни нано вртлози - стабилни за прв пат без помош
Молекули што можат да се менуваат развиени за spintronics
Калкулатор базиран на молекули?
Оваа веб-страница е заштитен знак на Групата за комуникации Вогел. Преглед на сите производи и услуги можете да најдете на www.vogel.de